CN105289230A - 垃圾焚烧飞灰综合稳定化处理技术 - Google Patents

Abstract

本发明涉及垃圾焚烧飞灰综合稳定化处理技术，针对现有垃圾焚烧电厂烟气处理过程中石灰浆用量大、飞灰产生量大、处理难度高，而普通的稳定化工艺存在药剂添加比例高、飞灰合格率低等的问题，结合了半干法烟气脱酸剂改性，干法烟气强化脱酸及飞灰预稳定化，飞灰化学稳定化现场快速检测，飞灰稳定效果强化及应急补救四项核心技术，利用高活性、高效率、高稳定性、低剂量的药剂，实现了飞灰源头减量、二恶英源头降解，以及稳定烟气和飞灰成分、稳定飞灰中重金属的综合稳定化目标，大幅降低飞灰处理难度，将“产生”飞灰变为“生产”飞灰，最终实现在成本可控的前提下，确保飞灰安全处置率达到100％合格的目标。

Description

垃圾焚烧飞灰综合稳定化处理技术

技术领域

本技术涉及一种垃圾焚烧飞灰综合稳定化处理技术，属于危险废物处理处置技术领域。

背景技术

焚烧被认为是处理城市和工业垃圾的最有效方式之一，但垃圾焚烧飞灰作为垃圾焚烧处置过程中产生的二次污染物，因含有较高浓度的重金属、二噁英类持久性有机污染物而被列为危险废弃物。预计，2015年末垃圾焚烧飞灰年产量将达320万吨，将严重阻碍垃圾焚烧产业的健康持续发展。目前，垃圾焚烧飞灰普遍采取稳定后填埋的方式，虽可缓解燃眉之急，但作为一种末端处置方式，其存在二次潜在危害、增容比大、无法降解二恶英等弊端。

调研结果显示，目前，国内多数垃圾焚烧发电厂的石灰消耗量与飞灰产生量之比平均高达1∶3～1∶2，即石灰贡献了30％～50％左右的飞灰量，某些地区甚至达80％。按照我国生活垃圾焚烧污染控制新标准GB18485-2014规定，HCl的24小时均值限值标准由100mg/m³(GB18485-2001)降至50mg/m³；欧盟新焚烧标准(2000/76/EC)更是要求HCl日平均排放浓度不得超过10mg/m³。垃圾焚烧企业为保证烟气达标排放，多数采取多喷石灰浆的方式，不但烟气处理成本上升，还会导致飞灰量增多，同时飞灰的稳定化处理难度也呈普遍加大的趋势，仅依靠提高重金属稳定化添加比例的单一措施将显著增加电厂飞灰处理费用。因飞灰量的增大，若将飞灰进行安全填埋，也将占用大量填埋用地。

目前，焚烧炉烟气污控设施中普遍采用活性炭粉末喷射吸附二恶英类，但如果前期污控效果不佳，该方法很难使烟气达标排放，且此方法仅能将气相中的二恶英类转移到固相的飞灰中，并非将其彻底去除；另有研究采用钙基抑制剂与冷却烟气中的二恶英前体物发生作用，抑制二恶英的合成，但此方法仍然是采用喷石灰粉的方法，导致飞灰量增大，进而导致飞灰后续处理难度增加。

对于飞灰的稳定化处理工艺大多采用直接添加有机或无机重金属稳定剂、碱激发剂等的方式，难以确定合理的药剂种类、添加量等工艺参数，且常规的药剂稳定化工艺普遍存在稳定剂添加比例高，而飞灰稳定化产品合格率低的问题，难以确保飞灰安全处置率达到100％合格的目标。

垃圾成分的复杂性导致烟气和飞灰成分复杂且波动大，传统的单一处理措施往往处于被动，难以达到烟气和飞灰源头净化或减量的综合处理目的。因此，开发一种从源头控制飞灰产生量、稳定烟气和飞灰成分、提高飞灰稳定化效果、成本可控的综合处理技术，在飞灰处理领域具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有飞灰稳定化处理技术的不足，提出一种垃圾焚烧飞灰综合稳定化处理技术。本技术结合了半干法烟气脱酸剂改性，干法烟气强化脱酸及飞灰预稳定化，飞灰化学稳定化现场快速检测，飞灰稳定效果强化及应急补救四项核心技术，利用高活性、高效率、高稳定性、低剂量的药剂，实现了飞灰源头减量、二恶英源头降解，以及稳定烟气和飞灰成分、稳定飞灰中重金属的综合稳定化目标，大幅度降低飞灰处理难度，并在成本可控前提下，确保飞灰安全处置率达到100％合格的目标。

本发明通过以下技术方案予以实现：

(1)在垃圾焚烧电厂烟气处理系统的吸收塔中用高活性脱酸剂代替原石灰浆，并在吸收塔的石灰浆喷口或吸收塔与除尘器之间的管道开口或除尘器的活性炭喷口，喷入具有深度脱酸、稳定重金属及降解二恶英功能的综合稳定剂代替石灰粉，实现对烟气和飞灰成分稳定，、飞灰中重金属稳定，以及二恶英源头控制的目标；

所述高活性脱酸剂为活性较高的碱金属或碱土金属的氢氧化物、改性碱金属或碱土金属的氢氧化物的一种或几种任意比例的混合物；

所述活性较高指碱金属或碱土金属的氢氧化物原料纯度在85％～95％，粒径在325～1000目，比表面积在30～60m²/g；

所述改性是指在碱金属或碱土金属氧化物的消化工序添加氧化物总量32％～45％的水和0.1～10％的改性剂进行改性之后的石灰浆；

所述改性剂为质量分数20-40％碱金属或碱土金属的碳酸盐或氯化物或磷酸盐，或亚铁盐、铁盐、木质素磺酸盐、双氧水、甲酸、甲醇中一种或几种的水溶液以任意比例的混合物；

所述综合稳定剂为碳酸钠、碳酸氢钠、硫化钠、多硫化钠、聚磷酸钠、聚硅铝铁、铝硅酸钠、铝硅酸钾、硅酸钠、硅酸钾、三氧化二铁、二氧化锰、二氧化钛、三氧化二铝中一种或几种任意比例的混合物；

(2)在飞灰排出除尘器之后，进入灰库之前进行取样，现场半定量检测飞灰样品的重金属浸出毒性和二恶英含量，根据检测结果调整综合稳定剂的合理添加量，或确定飞灰稳定化系统中重金属稳定剂的添加量；

所述飞灰取样点较理想点位为输灰设备的出料溜管处；

(3)经过(1)、(2)、(3)步骤改进后的工艺较原始的烟气处理工艺，垃圾焚烧飞灰产生量减少10％～80％；

(4)灰库中的飞灰进入飞灰稳定化系统，通过添加重金属稳定剂稳定飞灰中的重金属，相比原工艺产生的飞灰，达到同样稳定化效果时稳定剂添加比例降低20％～100％；

所述重金属稳定剂为现有的市售产品；

(5)稳定化后的飞灰在临时储库存放期间，取样，定量检测飞灰样品的重金属浸出毒性和二恶英含量，若满足GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》或GB18598-2001《危险废物填埋污染控制标准》的要求，进入填埋场安全填埋；若重金属检测不达标，则采取稳定效果强化及应急补救措施，向飞灰中添加飞灰总量0.1％～10％的应急稳定剂，可确保实现飞灰稳定化产品100％合格率，之后进行安全填埋；若二恶英检测不达标，则将不达标飞灰送入热处理系统进行无害化资源化处置；

所述飞灰稳定效果强化及应急补救措施设在垃圾焚烧发电厂内或飞灰填埋场内，利用筛分破碎设备对飞灰稳定化产品及应急稳定剂进行破碎，粉碎，混合，搅拌，装载和喂料等作业；

所述应急稳定剂为磷酸、磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸氢钾、磷灰石、羟基磷灰石、硫化钠、多硫化钠、硫脲、硫酸钙的一种或几种任意比例的混合物。

有益效果

(1)本发明通过对垃圾焚烧发电厂半干法、干法烟气处理工艺的常规石灰脱酸剂进行活化改性、用兼具脱酸、稳定重金属和降解二恶英功能的综合稳定剂进行替代，利用相对稳定高效的药剂，实现烟气和飞灰成分的稳定，使烟气净化更易达到较高的标准要求，同时，消减飞灰物化性质的波动，降低稳定化难度，结合飞灰稳定化系统和稳定效果强化及应急补救措施，最终达到综合稳定化的目的。

(2)在相同HCl脱除率情况下，本发明的药剂用量仅为石灰用量的1/8～1/6，解决了石灰干法工艺易造成大量未反应的石灰进入飞灰中，使飞灰处理成本大幅度上升的弊端。

(3)在飞灰减量化及预稳定化的基础上，对飞灰化学稳定化效果进行现场半定量检测，以便尽早确定稳定剂的合理添加量，该方法检测周期短、费用低、反馈及时，既可避免稳定剂过量添加带来的浪费，也可有效避免因稳定剂添加不足造成的稳定化效果不理想现象的发生，还可指导下步飞灰稳定化系统中重金属稳定剂的添加量，一举三得。

(4)本发明的创新理念在于，将“产生”飞灰变为“生产”飞灰，变以往的被动应对为主动控制，变以往的单一措施为多种措施相结合，最终实现在成本可控的前提下，确保飞灰安全处置率达到100％合格的目标。

附图说明

图1为垃圾焚烧飞灰综合稳定化处理技术流程图

图2烟气指数随高活性脱酸剂和综合稳定剂添加量变化图

具体实施例

实施例1

向垃圾焚烧电厂烟气处理系统中的吸收塔投加原料纯度为85％，粒径600目，比表面积40m²/g的氢氧化钙作为高活性脱酸剂，除去烟气中高浓度的HCl和SO₂等酸性气体，并在吸收塔与除尘器之间的管道开口处投加聚磷酸钠、二氧化钛的混合物作为综合稳定剂，有效成分大于90％，深度脱除烟气中的酸性气体、稳定重金属，并分解二恶英。经计量，处理1t垃圾时高活性脱酸剂和综合稳定剂的用量约为传统工艺中石灰用量的0.14倍，飞灰产生量为原工艺的61％。

在输灰设备的出料溜管处取样，现场半定量检测时飞灰样品的重金属浸出毒性超过GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》的要求，则应适当增加综合稳定剂的添加量，并确定飞灰稳定化系统中重金属稳定剂的添加量为飞灰总量的1.5％。飞灰经过稳定化系统处理后，进入临时储库，取样，对飞灰样品进行定量检测，结果如表1所示，飞灰中重金属浸出浓度和二恶英含量均满足GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》的要求，直接进入生活垃圾填埋场安全填埋。

表1综合稳定化后的飞灰中重金属浸出毒性和二恶英含量列表：

实施例2

向垃圾焚烧电厂烟气处理系统中的吸收塔投加改性氢氧化钙作为高活性脱酸剂，除去烟气中高浓度的HCl和SO₂等酸性气体，其中改性方法为在氧化钙的消化工序添加氧化物总量35％的水和5％的质量分数为25％的NaOH和Na₂CO₃的混合溶液作为改性剂进行改性；并在吸收塔的石灰浆喷口投加碳酸钠、聚硅铝铁和三氧化二铁的混合物作为综合稳定剂，有效成分大于90％，深度脱除烟气中的酸性气体、稳定重金属，并分解二恶英。经计量，处理1t垃圾时高活性脱酸剂和综合稳定剂的用量约为传统工艺中石灰用量的0.15倍，飞灰产生量为原工艺的70％。

在输灰设备的出料溜管处取样，现场半定量检测时飞灰样品的重金属浸出毒性部分超过GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》的要求，则应适当增加综合稳定剂的添加量，并确定飞灰稳定化系统中重金属稳定剂的添加量为飞灰总量的1％。飞灰经过稳定化系统处理后，进入临时储库，取样，对飞灰样品进行定量检测，检测结果如表2，铅的浸出浓度仍不达标，原因可能为前期的稳定剂添加量不足，或在临时存放期间，因环境条件等的变化，使飞灰的铅重新浸出。对不达标的飞灰添加8％的磷酸钠和多硫化钠混合物作为应急稳定剂，进行稳定效果强化及应急补救措施，再次检测后结果如表3所示，全部达标，之后进入生活垃圾填埋场安全填埋。

表2综合稳定化后的飞灰中重金属浸出毒性和二恶英含量列表：

表3综合稳定化后的飞灰中重金属浸出毒性和二恶英含量列表：

实施例3

向垃圾焚烧电厂烟气处理系统中的吸收塔投加原料纯度为90％，粒径800目，比表面积50m²/g的氢氧化钙作为高活性脱酸剂，除去烟气中高浓度的HCl和SO₂等酸性气体，并在除尘器的活性炭喷口投加碳酸氢钠、硫化钠、多硫化钠和三氧化二铁的混合物作为综合稳定剂，有效成分大于95％，深度脱除烟气中的酸性气体、稳定重金属，并分解二恶英。经计量，处理1t垃圾时高活性脱酸剂和综合稳定剂的用量约为传统工艺中石灰用量的0.13倍，飞灰产生量为原工艺的42％。

在输灰设备的出料溜管处取样，现场半定量检测时飞灰样品的重金属浸出毒性和二恶英含量均未超过GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》的要求，飞灰直接进入临时储库，再次取样进行定量检测，检测结果如表4所示，飞灰中重金属浸出浓度和二恶英含量均满足GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》的要求，直接进入生活垃圾填埋场安全填埋。

表4综合稳定化后的飞灰中重金属浸出毒性和二恶英含量列表：

实施例1～3中，高活性脱酸剂和综合稳定剂喷量对烟气中污染物的影响如图1所示。从图中可以看出，NOx和SO₂的含量随高活性脱酸剂喷量的增加而降低，HCl含量因为较低，随高活性脱酸剂含量变化不明显，其原因主要是HCl很容易与高活性脱酸剂反应，因而尾气含量低，从SO₂随高活性脱酸剂变化规律发现，高活性脱酸剂在保持喷量不变的情况下不能保证尾气SO₂含量的不变，烟气中SO₂的提高需要增大高活性脱酸剂喷量来实现尾气中含量的降低，即高活性脱酸剂存在最低喷量，对于NOx，高活性脱酸剂对其有一定影响，高活性脱酸剂喷量增大会降低NOx的含量，但是影响不大。CO随高活性脱酸剂喷量变化基本没变化。

在添加综合稳定剂后，烟气中SO₂和HCl含量变化幅度变小，并且平均含量有所降低，说明综合稳定剂的喷加不仅可以对酸性气体SO₂和HCl等有脱除作用，减少高活性脱酸剂浆使用量，还可以降低烟气指标变化幅度，提高脱酸系统的稳定性。

Claims (8)

1.垃圾焚烧飞灰综合稳定化处理技术，其步骤为：

(1)在垃圾焚烧电厂烟气处理系统的吸收塔中用高活性脱酸剂代替原石灰浆，并在吸收塔的石灰浆喷口或吸收塔与除尘器之间的管道开口或除尘器的活性炭喷口，喷入具有深度脱酸、稳定重金属及降解二恶英功能的综合稳定剂代替石灰粉，实现对烟气和飞灰成分稳定，、飞灰中重金属稳定，以及二恶英源头控制的目标；

(2)在飞灰排出除尘器之后，进入灰库之前进行取样，现场半定量检测飞灰样品的重金属浸出毒性和二恶英含量，根据检测结果调整综合稳定剂的合理添加量，或确定飞灰稳定化系统中重金属稳定剂的添加量；

(3)经过(1)、(2)、(3)步骤改进后的工艺较原始的烟气处理工艺，垃圾焚烧飞灰产生量减少10％～80％；

(4)灰库中的飞灰进入飞灰稳定化系统，通过添加重金属稳定剂稳定飞灰中的重金属，相比原工艺产生的飞灰，达到同样稳定化效果时稳定剂添加比例降低20％～100％；

(5)稳定化后的飞灰在临时储库存放期间，取样，定量检测飞灰样品的重金属浸出毒性和二恶英含量，若达标进入填埋场安全填埋；若重金属检测不达标，则采取稳定效果强化及应急补救措施，向飞灰中添加飞灰总量0.1％～10％的应急稳定剂，可确保实现飞灰稳定化产品100％合格率，之后进行安全填埋；若二恶英检测不达标，则将不达标飞灰送入热处理系统进行无害化资源化处置。

2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰综合稳定化处理技术，其特征在于：所述高活性脱酸剂为活性较高的碱金属或碱土金属的氢氧化物、改性碱金属或碱土金属的氢氧化物的一种或几种任意比例的组合。

3.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰综合稳定化处理技术，其特征在于：所述综合稳定剂为碳酸钠、碳酸氢钠、硫化钠、多硫化钠、聚磷酸钠、聚硅铝铁、铝硅酸钠、铝硅酸钾、硅酸钠、硅酸钾、三氧化二铁、二氧化锰、二氧化钛、三氧化二铝中一种或几种任意比例的组合。

4.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰综合稳定化处理技术，其特征在于：所述飞灰取样点较理想点位为输灰设备的出料溜管处。

5.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰综合稳定化处理技术，其特征在于：所述应急稳定剂为磷酸、磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸氢钾、磷灰石、羟基磷灰石、硫化钠、多硫化钠、硫脲、硫酸钙的一种或几种任意比例的组合。

6.根据权利要求1和2所述的高活性脱酸剂，其特征在于：所述活性较高指碱金属或碱土金属的氢氧化物原料纯度在85％～95％，粒径在325～1000目，比表面积在30～60m²/g。

7.根据权利要求1和2所述的高活性脱酸剂，其特征在于：所述改性是指在碱金属或碱土金属氧化物的消化工序添加氧化物总量32％～45％的水和0.1～10％的改性剂进行改性之后的石灰浆。

8.根据权利要求7所述的改性方法，其特征在于：所述改性剂为质量分数20-40％碱金属或碱土金属的碳酸盐或氯化物或磷酸盐，或亚铁盐、铁盐、木质素磺酸盐、双氧水、甲酸、甲醇中一种或几种的水溶液任意比例的组合。